Question

(12分)某同學設計了如題圖10所示的裝置來“探究加速度與力的關系”，彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接，在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d，開始時先將木板置于MN處，然后緩慢地向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數F₀，以此表示滑動摩擦力的大小，再將木板放回原處并按住，繼續向瓶中加少量水，記下彈簧秤的示數F₁，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t。

⑴木板的加速度可以用d、t表示為a＝       ；
⑵改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數F₁的關系，下列圖象能表示該同學實驗結果的是       ；

⑶用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優點是       。

A．可以改變滑動摩擦力的大小

B．可以更方便地獲取多組實驗數據

C．可以比較精確地測出摩擦力的大小

D．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度

Answer 1

⑴a＝；⑵C；⑶BC

解析試題分析：⑴根據題意可知，當彈簧秤的示數為F₁時，釋放木板，木板做勻加速直線運動，根據勻變速直線運動位移公式有：d＝，解得：a＝；
⑵對木板、彈簧秤、細繩、礦泉水瓶及瓶中水整體，具有了相同大小的加速度，設木板和彈簧秤的質量為M，礦泉水瓶及瓶中水的質量為m，實驗過程中是按住木板，讀取彈簧秤的讀數為F₁，根據共點力平衡條件可知F₁＝mg，對系統整體，根據牛頓第二定律有：a＝＝－，所以在mM時，a＝－＝－，圖線的縱截距為負值(或橫截距為正值)，故選項A、B錯誤；當不滿足mM，即F₁較大時時，圖線不再為直線，且加速度將變化得較慢，即向下彎曲，故選項C正確；選項D錯誤。
⑶由于水的質量幾乎可以連續變化，因此實驗時，可以更方便地獲取多組實驗數據，故選項B正確；且在水平方向上，木板和彈簧秤整體只受細繩的拉力和桌面的滑動摩擦力f作用，當木板剛剛開始運動時，系統整體處于平衡狀態，且木板所受的摩擦力為滑動摩擦力f，因此有：f＝F₀，因此可以比較精確地測出摩擦力的大小，故選項C正確；滑動摩擦力大小的影響因素為滑動摩擦因數(取決于接觸面的材料和粗糙程度)、正壓力大小，顯然本實驗中這些決定因素未發生變化，所以不能改變滑動摩擦力的大小，故選項A錯誤；當加速度很大時，對時間的測量精度會有所下降，且用掛鉤碼的方法也能達到這一效果，故選項D錯誤。
考點：本題主要考查了“探究加速度與力的關系”的實驗問題，屬于中檔題。